步进电机与伺服电机的区别及应用

junehut · 发表于 2009-6-6 12:44:06

本文就现实中常见的伺服与步进的差异作了详细、深入地说明，相信大家看了以后，再也不会轻易的就表示步进不如伺服了！
摘要：目前的国内工控业界，提起步进电机与伺服电机，主流的观点就是伺服电机要比步进电机好，伺服电机可以完全替换步进电机。只有出于成本考量才采用步进电机。实际上这是一种错误的观点，伺服与步进正如同尺与寸一样，只能说尺有所短，寸有所长，他们各自都是各自适用的领域，也有各自不擅长的领域。因此如何选用适合的电机，一是需要了解实际的现场要求，二就是要清楚伺服电机和步进电机各自的特性。
关键词：伺服电机、步进电机、闭环控制、开环控制、编码器、增益调整
伺服马达这一名词的由来，是从 Servant（忠实的仆人）转变而来的。这是因为使用于设备中的伺服马达会依照使用者的指令，忠实地执行动作，故以此命名。
结束语：
步进与伺服，无所谓优劣，各有适用场合而已，一般来说，大负载，高速度的应用，不要用步进电机，但低负载、高频率的场合，高细分的步进性能比交流伺服要好。同时要注意伺服电机对于使用者有一定的要求，因此在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，主要依据现场要求来选用适当的控制电机。

舟航 · 发表于 2009-6-25 15:54:47

本帖最后由 gebala 于 2009-6-25 17:06 编辑

基本上看了很多帖，下面这个帖子应该算说的比较好了，具体应用其实就是编程的过程了，伺服电机调参数比较复杂，还有就是调PID是个技术活。希望有高人能举个例子详细说明下。

黄一坊大侠在必威APP精装版下载曾经有个贴http://bbs.cmiw.cn/viewthread.php?tid=16539&extra=page%3D19

还有这个贴，很多坛子里高手都有讨论http://bbs.cmiw.cn/viewthread.php?tid=11143&extra=page%3D46

步进电机和交流伺服电机性能比较
步进电机和交流伺服电机性能比较

步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。

1.控制精度不同

两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、 1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09°；德国百格拉公司（BERGER LAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

2.低频特性不同

步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。

交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。

3.矩频特性不同

步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。

4. 过载能力不同

步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。

5.运行性能不同

步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。

6.速度响应性能不同

步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA 400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。

综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。

sun681006 · 发表于 2009-6-14 01:52:55

闭环控制、开环控制、编码器、增益调整
还没有解释！？

mjhls · 发表于 2009-6-15 18:04:01

能不能把附件挂上啊

syw开门造车 · 发表于 2009-6-16 07:40:03

junehut 网友好！
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我想看你的论文，并想你作进一步的讨论，如果到你的那个网站去讨论，我们必威体育网址的网友无法受益。
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syw 090616---07.41

我是害虫 · 发表于 2009-6-20 09:14:04

链接论文为*.pdf格式
junehut大侠好，俺擅自将论文转载过来了，请见谅。

期待！

尺有所短、寸有所长.pdf(1.33 MB, 下载次数: 98)

螺旋线 · 发表于 2009-6-20 09:35:17

步进不如伺服，这个是定论，不用讨论了。
用步进还是伺服要看具体的应用，综合各方面考虑。
从根本上说，步进是个离散系统而伺服可以是连续系统。
从控制水平上说，最高水平是模拟系统控制直流伺服。而不是数字系统控制交流伺服或步进。

pioneer566 · 发表于 2009-6-23 14:06:21

仔细看了楼主的文章
大概意思各有千秋
深有收获
顶一下

zhgw2006 · 发表于 2009-6-23 17:27:52

学习下。看看

lwc0769 · 发表于 2012-6-6 22:24:43

值得学习

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